北京地铁5号线崇东区间渡线隧道穿越密集民房超前预加固地层施工方案探讨.doc

摘? 要：北京地铁5号线崇(文门)一东(单)区间渡线大断面全段穿越明清密集民房区，为确定合适的超前预加固措施，有效控制沉降，分别对水平旋喷和大管棚方案进行计算和分析，并从工期和经济方面进行对比，为决策提供参考。　　关键词：地铁；大断面；水平旋喷；超前大管棚 1、工程概况　　北京地铁5号线崇文门一东单区间隧道，全长621.063m，隧道出崇文门车站后，沿崇文门大街逐渐向东偏移至长安街后到达5号线东单车站。区间隧道为双线隧道，左右线间距16.5 m。在地铁5号线K7+535.79处设新建5号线与既有1号线的联络线。考虑运营时，地铁1号线与既有5号线之间车辆互通，在区间的左右线间设单边渡线，渡线、联络线与区间正线形成3个交叉口大断面，均在密集民房下穿过。2、 工程地质与水文地质　　根据钻探资料显示，左右线在K7+45.3～K7+342.93段隧道上部为中粗砂层，含砾石；下部为卵石圆砾层，地层自稳能力差，易塌方。在K7+342.93～K7+672.393段隧道从第四纪冲洪积层中通过，顶部为粉土层，中上部为中粗砂层，含砾石，中下部为卵石圆砾层。渡线段上覆土层最薄处仅有4.5～6 m。　　隧道穿越的区域内有3层地下水，从上至下依次为：上层滞水、潜水、承压水。地下水径流方向与地铁5号线近于直交。3、 隧道断面形式　　区间隧道渡线共有7种断面形式，从大到小依次包括：3个交叉口的最大断面H形断面(14.455 m×10.955 m)、G形断面(12.84m×8.8m)、F形断面(11.4m×8.556 m)、E形断面(10.1 m×8.255 m)、D形断面(8.5 m×7.425 m)、C形断面(7.2 m×6.65 m)、B形断面(6.6 m×6.70 m)。 4、施工环境　　区间隧道全部位于崇文门内大街下方，右线上方东侧主要为1层～3层密集民房及重要商业区，多为明清时期建筑，墙体为浅基础夹心泥胚墙，且年久失修。根据鉴定，现有施工范围内58座民房(约16000m2)，其中有52座民房(占90％)为危房，约99％墙体已出现不同程度裂缝，其中裂缝宽度最大的达15 cm。左线隧道上方沿纵向分布有上水管、污水管和雨水管3条管线，其中污水管距隧道顶仅1.4m。危房及管线对地层的沉降变形非常敏感，为保证上方民房及管线安全，设计单位要求在开挖中将地表沉降控制在15mm以内。5、施工方案　　5.1? 水平旋喷　　(1)水平旋喷的特点及参数　　由于渡线段拱部位于粉细砂层地段，低压渗透注浆难以形成连续致密的注浆体，不能有效地起到超前支护作用。若加大注浆压力，则会对地表造成不良影响，这种情况下可采用水平旋喷方式加固地层。水平旋喷的特点：①桩体之间能相互咬合，刚度较大，能有效减少土体位移；②水平旋喷仅对成桩范围内的土体进行加强，对其余部位的土体扰动小；③旋喷桩可以互相搭接咬合形成一个止水帷幕外壳，而避免了其他方法注浆时无法互相搭接，并易造成涌水涌砂。　　水平旋喷参数如下：　　旋喷桩长15 m，有效长度14m，预留1 m搭接；外插角30～40；桩体直径400mm；桩体中心间距300mm，咬合100mm；注浆压力砂土22MPa，粘土25MPa；注浆材料为水泥浆，配合比为W：C=(0.5～0.6)：1，为缩短浆液的凝胶时间和提高桩体的早期强度，加入一定比例XPM添加剂；注浆流量80～90 L／min；喷嘴个数为1个～2个；桩体抗压强度15 MPa，抗剪强度3～4 MPa；旋喷进钻时注浆压力3～5 MPa，退钻时注浆压力20～25 MPa；喷嘴的旋转速度为16.5 r／min，钻进或退出速度为20cm／min。? 　　水平旋喷每个循环需施作67个。　　(2)旋喷桩的施工　　施工旋喷桩需要一定的操作空间，在距离工作面4 m范围沿原隧道边墙和拱顶轮廓线外扩60 cm，另外边墙再加高30 cm，以便放置施工钻机。施作旋喷桩之前，对工作面进行封堵，厚度不小于20cm。　　旋喷桩施工流程：放样定桩位→安装水平旋喷桩钻机和高压泵→成孔下钻杆带浆至设计位置→第一次高压旋喷至设计位置→第二次高压重喷到设计位置→清洗管道及设备→移至新孔。　　每个循环旋喷桩完成后，在拱部及拱腰部位布置3个检查孔，检查孔从两桩之间钻进，长度与桩长相同。根据钻孔情况判明桩体咬合及固结情况，如效果不能满足要求，则在薄弱部位补充旋喷桩，并在其余部位重新钻孔检查。　　5.2? 超前大管棚　　大管棚是保证 施工过程中地层的安全稳定、控制施工引起的地表沉降的常用措施。对钢管注水泥砂浆及水泥浆，以增加钢管的刚度并加固钢管之间的土体；为防止管棚间及管棚下土体塌落，造成大面积超挖，在大管棚钢管的间隙中，施作小管棚支护，使大管棚、小导管与初期支护形成棚架结构体系，共同承受管棚上部荷载